RU2009028C1

RU2009028C1 - Method of producing powder

Info

Publication number: RU2009028C1
Authority: RU
Inventors: Шамиль Ибрагимович Акбулатов; Анатолий Александрович Бочкарев; Григорий Александрович Бочков
Original assignee: Шамиль Ибрагимович Акбулатов; Анатолий Александрович Бочкарев; Григорий Александрович Бочков
Priority date: 1992-06-30
Filing date: 1992-06-30
Publication date: 1994-03-15

Abstract

FIELD: powder production. SUBSTANCE: method involves breaking a melt jet with the aid of a moving percussive- centrifugal sprayer blade shock, the obtained droplets being frozen and transformed into powder. The method is characterized in that the blade working surface is coated with a low-boiling film, for example with a liquid film. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению порошков диспергированием расплава. The invention relates to powder metallurgy, in particular to the production of powders by dispersion of the melt.

Известны различные способы газового и центробежного распыления расплавленных материалов. Various methods of gas and centrifugal spraying of molten materials are known.

Недостатком этих способов является то, что энергетическое взаимодействие расплавленного материала с газом мало, а значит для получения мелкофракционного состава требуется большой расход газа либо высокая скорость вращения центробежного распылителя. The disadvantage of these methods is that the energy interaction of the molten material with gas is small, which means that in order to obtain a finely fractional composition, a large gas flow rate or a high rotation speed of a centrifugal atomizer is required.

Известен способ, в котором струя расплавленного металла ударяется о рассекатель и под действием кинетической энергии и сил поверхностного натяжения разрушается на отдельные капли [1] . A known method in which a jet of molten metal strikes against the divider and under the influence of kinetic energy and surface tension forces is destroyed into separate drops [1].

Недостатком этого способа является то, что он не позволяет получать мелкофракционный состав порошка. Для получения мелкой фракции требуется повышение скорости струи металла, что приводит к размыванию расплавленным металлом металлопровода и рассекателя, а значит к ненадежности процесса. The disadvantage of this method is that it does not allow to obtain a fine-grained composition of the powder. To obtain a fine fraction, an increase in the speed of the metal stream is required, which leads to erosion by the molten metal of the metal wire and divider, and therefore to the unreliability of the process.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ, в котором распыление струи расплава производится ударом лопатки ударно-центробежного распылителя. Лопатка выполнена в форме конуса [2] . Closest to the proposed method is a method in which the spraying of a jet of melt is carried out by hitting the blades of a shock-centrifugal atomizer. The blade is made in the shape of a cone [2].

Недостатком этого способа является то, что происходит размывание поверхности лопатки расплавленным металлом. The disadvantage of this method is that the erosion of the surface of the blade by molten metal occurs.

Цель изобретения - получение порошков мелкофракционного состава из расплава различных материалов при высокой надежности и КПД процесса. The purpose of the invention is the production of powders of fine-grained composition from a melt of various materials with high reliability and process efficiency.

Это достигается тем, что в способе получения порошков, включающем формирование струи расплава, диспергирование струи ударом лопатки центробежно-ударного распылителя, установленного в камере, рабочую поверхность лопатки покрывают пленкой легкокипящего вещества, например жидкости. Лопатка, движущаяся с большой скоростью, имеет большой запас кинетической энергии. Эта энергия передается расплавленному материалу, что приводит к разрушению струи на очень мелкие капли, а значит готовый порошок имеет мелкофракционный состав. Пленка легкокипящего вещества, имеющаяся на лопатке, вскипает при контакте с расплавленным материалом и создает газовую подушку на поверхности лопатки, не позволяющую расплавленному материалу взаимодействовать с лопаткой, что повышает стойкость лопатки. Кроме того, пар легкокипящего вещества дополнительно рвет капли расплава на более мелкие. При испарении пленки на поверхности лопатки происходит быстрое охлаждение капель диспергируемого материала, что позволяет иметь небольшие размеры установки. Так как установка, реализующая предлагаемый способ, имеет небольшие размеры, можно заполнить ее инертным газом, например аргоном, что позволит получать порошки неокисленные и не содержащие посторонних газовых примесей. This is achieved by the fact that in the method for producing powders, including the formation of a jet of melt, dispersion of the jet by blowing the blades of a centrifugal-impact sprayer installed in the chamber, the working surface of the blades is covered with a film of a boiling substance, for example, liquid. A blade moving at high speed has a large supply of kinetic energy. This energy is transferred to the molten material, which leads to the destruction of the jet into very small drops, which means that the finished powder has a finely fractional composition. The film of boiling material on the blade boils in contact with the molten material and creates a gas cushion on the surface of the blade, which does not allow the molten material to interact with the blade, which increases the durability of the blade. In addition, the boiling point vapor further tears melt drops into smaller ones. When the film evaporates on the surface of the blade, the droplets of the dispersible material are rapidly cooled, which makes it possible to have a small installation size. Since the installation that implements the proposed method is small, it is possible to fill it with an inert gas, for example argon, which will make it possible to obtain unoxidized powders and not containing foreign gas impurities.

Реализация способа возможна в различных устройствах. Это может быть устройство со сменными лопатками, покрытыми твердой пленкой легкокипящего вещества, либо устройство, смачивающее лопатку легкокипящей жидкостью перед взаимодействием с расплавом диспергируемого вещества, либо устройство с охлаждаемой лопаткой и с конденсацией легкокипящего вещества из газовой среды. Например, через полую лопатку прокачивается жидкий азот, а камера заполнена углекислым газом. При этом происходит конденсация углекислого газа на поверхности лопатки. Таким образом лопатка, ударяющая по струе расплава, постоянно покрыта пленкой твердой углекислоты. The implementation of the method is possible in various devices. This can be a device with interchangeable blades coated with a solid film of boiling material, or a device that moistens a blade with a boiling liquid before interacting with the dispersed substance melt, or a device with a cooled blade and with condensation of a boiling substance from a gaseous medium. For example, liquid nitrogen is pumped through a hollow blade, and the chamber is filled with carbon dioxide. When this occurs, the condensation of carbon dioxide on the surface of the scapula. Thus, the blade, striking the jet of melt, is constantly covered with a film of solid carbon dioxide.

На фиг. 1 изображено устройство для получения порошков; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1. In FIG. 1 shows a device for producing powders; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. 1.

Над герметичной камерой 1 размещен тигель 2 с расплавленным металлом. В камере расположен центробежно-ударный распылитель 3 с лопаткой 4. В центре распылителя 3 установлен дозатор 5 легкокипящей жидкости, поступающей под действием центробежной силы на лопатку 4 в виде пленки 6. Пленка легкокипящей жидкости изолирует пленку расплавленного металла 7 от рабочей поверхности лопатки 4. Above the sealed chamber 1 is placed a crucible 2 with molten metal. A centrifugal-impact sprayer 3 with a blade 4 is located in the chamber. At the center of the sprayer 3 is a dispenser 5 of low-boiling liquid, which is supplied by centrifugal force to the blade 4 in the form of a film 6. A low-boiling liquid film insulates the molten metal film 7 from the working surface of the blade 4.

Камера 1 представляет собой герметичную емкость с отверстиями для подачи расплава и для удаления смеси легкокипящей жидкости и порошка. В камеру подается инертный газ для предотвращения окисления готового порошка. Chamber 1 is a sealed container with holes for supplying the melt and for removing a mixture of low-boiling liquid and powder. An inert gas is introduced into the chamber to prevent oxidation of the finished powder.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Струя расплавленного металла вытекает из отверстия в дне тигля 2 и попадает на лопатку 4, вращающуюся в камере 1 на валу. Лопатка 4, изготовленная из стали, постоянно покрыта пленкой жидкости, поступающей из дозатора 5 через отверстие в стенке под действием центробежной силы. При ударе лопатки 1 по струе металла последняя под действием силы инерции растекается в пленку поверх жидкостной пленки. При этом жидкость вскипает и разрывает пленку металла на капли. Капли расплавленного металла летят к стенкам камеры, затвердевают в полете и осаждаются вместе с жидкостью на стенках камеры и стекают по стенкам в виде взвеси порошка в приемную емкость. Отделение порошка от жидкости возможно различными способами: центрифугированием, выпариванием и т. п. Возможно также использование жидкости, не ухудшающей технологические свойства порошка при последующем использовании. A jet of molten metal flows out of the hole in the bottom of the crucible 2 and falls on the blade 4, rotating in the chamber 1 on the shaft. The blade 4, made of steel, is constantly covered with a film of liquid coming from the dispenser 5 through an opening in the wall under the action of centrifugal force. When the blade 1 hits the metal stream, the latter flows under the action of inertia into the film over the liquid film. In this case, the liquid boils and breaks the metal film into drops. Drops of molten metal fly to the walls of the chamber, solidify in flight and precipitate together with the liquid on the walls of the chamber and flow down the walls in the form of a suspension of powder in a receiving container. The separation of the powder from the liquid is possible in various ways: by centrifugation, evaporation, etc. It is also possible to use a liquid that does not impair the technological properties of the powder during subsequent use.

Преимуществами данного способа является то, что он позволяет получать неокисленный порошок различных материалов с частицами, имеющими сферическую форму и мелкого фракционного состава. При этом установка имеет небольшие размеры, простую конструкцию и большой срок службы. Кроме того, способ имеет высокий КПД, за счет исключения потерь тепловой энергии расплавленного материала на поверхности лопатки и использование этой энергии на диспергирование. The advantages of this method is that it allows you to get unoxidized powder of various materials with particles having a spherical shape and fine fractional composition. Moreover, the installation is small in size, simple in design and has a long service life. In addition, the method has a high efficiency, by eliminating the loss of thermal energy of the molten material on the surface of the blade and the use of this energy for dispersion.

Способ подтверждается примерами его осуществления. The method is confirmed by examples of its implementation.

На экспериментальной установке производилось распыление различных металлов. В качестве легкокипящего материала использовались различные жидкости. Экспериментальная установка имела следующие характеристики:
Размеры 1500х1500х1000 мм Масса 80 кг Мощность привода распылителя 2 кВт.At the experimental setup, various metals were sprayed. As boiling material used various liquids. The experimental setup had the following characteristics:
Dimensions 1500x1500x1000 mm Weight 80 kg Spray drive power 2 kW.

Производительность по порошку 200 кг/ч. Powder performance 200 kg / h.

Результаты экспериментов представлены в таблице. The experimental results are presented in the table.

Из представленных данных следует, что, изменяя скорость вращения распылителя и состав легкокипящей жидкости, можно варьировать фракционный состав порошка. (56) Авторское свидетельство СССР N 263639, кл. B 22 F 9/06, 1970. From the presented data it follows that by changing the speed of rotation of the atomizer and the composition of the boiling liquid, the fractional composition of the powder can be varied. (56) Copyright certificate of the USSR N 263639, cl. B 22 F 9/06, 1970.

Авторское свидетельство СССР N 1119778, кл. B 22 F 9/10, 1984. USSR author's certificate N 1119778, cl. B 22 F 9/10, 1984.

Claims

1. A METHOD FOR PRODUCING POWDERS, including forming a melt jet, dispersing a jet by blowing a blade of a centrifugal-impact sprayer installed in the chamber, cooling drops and collecting powder, characterized in that during the dispersion the working surface of the blade is covered with a film of low-boiling material.

2. The method according to p. 1, characterized in that the working surface is covered with a film of low-boiling liquid coming from the dispenser under the action of centrifugal force.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the chamber is additionally filled with an inert gas to prevent oxidation of the powder.

4. The method according to p. 1, characterized in that the film is applied by condensation from the gas medium of the chamber on the cooled working surface of the blade.